物理神兽科学殿堂里的七大神兽，物理神兽科学殿堂里的七大神兽,世界上的七大神兽是什么

罗金海

学习知识要善于思考，思考，再思考。我就是这样成为一名科学家的。

-爱因斯坦

科学的殿堂里有七大神兽:芝诺的乌龟、拉普拉斯的野兽、巴甫洛夫的狗、麦克斯韦的魔鬼、莎士比亚的猴子、薛定谔的猫和洛伦兹的蝴蝶。对应微积分，经典力学，生物学，热力学第二定律，概率论，量子力学，混沌。

这七大猛兽互为主宰，各擅胜场:芝诺的乌龟的时间空双修能缩到一寸，拉普拉斯的野兽看清一切，巴甫洛夫的狗能瞬间反应反抗理智，麦克斯韦的恶魔操纵一切颠倒阴阳，莎翁的猴子在时间空光锥中创造无限可能，薛定谔的猫能创造超越轮回的宇宙，洛伦兹。

这七兽也有善恶，各有恩怨。比如洛伦茨的蝴蝶和拉普拉斯兽是天敌。这些猛兽有时会给科学的殿堂带来难以理解的麻烦，有时会给那些才华横溢的科学家指明方向和道路。

芝诺的一只乌龟

出生日期:公元前464年

业主:芝诺

教派:哲人哲学

能力:缩成英寸

公元前464年，物理帝国的世纪体育竞赛开幕，芝诺的乌龟与波塞冬的儿子阿基里斯赛跑。阿喀琉斯体格健壮，肌肉饱满，四肢矫健。芝诺的乌龟短小精悍，眼睛像火炬，龟甲结实厚重。芝诺的乌龟以身体状况不佳为由，申请提前跑100米。阿喀琉斯知道他的速度是芝诺乌龟的10倍，所以他毫不犹豫地同意了。

比赛开始，阿喀琉斯追100米时，乌龟已经向前爬了10米；阿喀琉斯继续追，当他追完乌龟的10米时，乌龟已经向前爬了1米；阿喀琉斯只能追前面一米，但乌龟已经向前爬了1/10米。就这样，芝诺的乌龟总能和阿喀琉斯保持一段距离，不管这段距离有多小，但只要乌龟一直往前爬，阿喀琉斯就永远追不上乌龟。

虽然阿喀琉斯是一个神话英雄，但他最终还是被芝诺之龟的四条短腿打败了，芝诺之龟名声大噪，无人能敌。不仅在古希腊，在智者云集的古代东方，对这只乌龟也是无可奈何。《庄子·人间杂文》中提到“一脚拍击，日取其半，天下无穷”，其实就是这只乌龟表演的“魔术”。

在现实世界中，芝诺的这只乌龟是不可理喻的，因为无论它跑多远，一个6岁的孩子都能追上它。此外，只要建立一个简单的方程式，我们就可以计算出阿基里斯追上芝诺乌龟的时间。

但是科学界是不同的。一切都需要严谨的逻辑推理和数学证明才能令人信服。但是，从毕达哥拉斯到欧拉，没有一个数学大神能够解开这个数学之谜。这只不讲道理的芝诺乌龟在2000年作为神兽定居在实体帝国。

整整2000年后，数学大师莱布尼茨和科学大师牛顿隔空练习“微积分”空，用微积分中的“极限”方法打破了时间的连续性空，使阿喀琉斯在物理帝国的竞技场上赶上了芝诺的乌龟。然而，人类对这只千年龟依然耿耿于怀，从哲学到前沿物理，研究者们经常与它争吵。

拉普拉斯野兽

出生日期:1814年

业主:拉普拉斯

学校:经典力学

能力:善于演绎，无所不知。

19世纪初，整个物理世界阳光明媚空万里，牛顿为万物揭示了光明。匍匐在阿历克斯·弗格森爵士门下的拉普拉斯宣称，现在的客观世界是过去的果实，也是未来的原因。他认为这个世界上有一种“神兽”，无所不能，无所不知。只要它愿意动动手指动动眼睛，记录下宇宙中每一个原子在某一时刻的确切位置和动量，就能瞬间用牛顿简洁的公式推算出宇宙的过去和未来。这就是著名的神兽拉普拉斯，善于演绎，无所不知。

拉普拉斯的基本理论是:知道物质前一时刻的运动状态，可以推导出下一时刻的运动状态；确定了整个宇宙中每个粒子的运动状态后，就可以推导出下一刻的宇宙。

拉普拉斯是19世纪经典力学最强大的爪牙。他吸收了毕达哥拉斯“万物皆有数”的力量，结合天体力学和概率论的精髓，创造了宏观经典力学的守护兽拉普拉斯。睡在威斯敏斯特大教堂里的宗主牛顿笑得合不拢嘴，因为这说明了自己一手打造的经典物理帝国坚不可摧，无所不能。

大部分人类都没有这么幸福。如果人类所有的命运都已经被拉普拉斯妖算清楚了，那我们的人生是什么？必须尽早销毁。100年内，热力学、量子力学等新理论发起了一致反对的运动，以物理学家开尔文和量子力学的海森堡为代表。这个无所不能的拉普拉斯妖终于死了，和前面的千年龟比起来，也算是个婴儿了。

19世纪，基于不可逆转的基础。热力学在世界范围内的普及，使得以可逆性为理论基础的拉普拉斯妖大大削弱。20世纪，困扰人类百年的双缝干涉实验，成功证明了因果律在微观世界完全无效，海森堡的测不准原理也表明，无论野兽多么强大，都不可能看清微观世界的全貌。

更可悲的是，即使拉普拉斯恶魔已经彻底死亡，但不友善的人类却不愿为这种短命的野兽留下最后的尊严。因为，以宇宙最大熵、光速和通过一个普朗克长度传递信息所需的时间计算，拉普拉斯恶魔的计算能力上限已经被确认为100比特左右。由此可见，这种惊人的计算能力显然根本不可能存在于物理帝国中。

巴甫洛夫的狗

出生日期:1849年

所有者:巴甫洛夫

教派:生物学

能力:瞬间反射

71年前，巴甫洛夫用食物、蜂鸣器和几只狗做了实验。正常情况下，狗看到食物会流口水，但听到铃声就没有反应了。不过在巴甫洛夫的设计下，每次喂狗前都会有蜂鸣器响起。久而久之，这种声音变得意味深长，是食物来了的信号。之后，即使没有食物，这只好吃的狗听到铃声也会流口水。蜂鸣器的声音成为它快乐的源泉，就像我们听到“你有新的短消息”时，我们会释放快乐的多巴胺。

实验表明，中性刺激(铃声、红光等。)哪个一开始不能引起某种本能反射，如果总是伴随着某种能引起这种本能反射的刺激，经过多次重复，这种中性刺激也能引起这种本能反射，这就是经典的条件反射。

原来一个人的反应可以不经过大脑思考，基于意识世界，抵制逻辑思辨。虽然是生物实验，但为人类社会开辟了一条认知科学的道路。

工科男，单身，实验启蒙，实现了大法史上最强追求。具体方法是每天给喜欢的女同学买早餐，坚持一两个月，保持沉默。当一个女同学习惯了你每天的早餐，突然停止送餐，她心里会有很深的疑惑。同时，她会带着兴趣和好奇问你。这时候你就可以倾吐你的爱，自然而然地追求成功。所以巴甫洛夫的狗也被称为“巴甫洛夫的单身狗”。

当然，这也不全是好事。二战期间，德国法西斯解读巴甫洛夫的条件反射理论，通过教育、洗脑等手段控制人们的思想，给世界带来了巨大的灾难。

今天，我们似乎已经臣服于科技和娱乐控制的“条件反射”。一听到有新消息传来，马上拿起电话；我一看到微信界面上的红点提示，马上就忍不住点了。这不就是巴甫洛夫的狗吗，被巴甫洛夫驯养，然后名扬天下？

麦克斯韦的恶魔

出生日期:1871年

所有者:Maxwell

学校:热力学

能力:倒车时空

早在公元1200年，成千上万的科学家痴迷于永动机。19世纪热力学兴盛，各种永动机被否定。这个时候，爱因斯坦崇拜的电磁大牛麦克斯韦创造了物理学史上又一个巨兽麦克斯韦妖。如果这个神兽真的存在，也许永动机的创造就不会是痴人说梦，走向熵寂的宇宙也将有起死回生的可能。

麦克斯韦妖是麦克斯韦想象出来的妖。它可以检测和控制单个分子的运动。麦克斯韦意识到自然界中存在一种对抗熵增的能量控制机制，但他无法解释清楚这种机制。他只能幽默地假设一个“恶魔”。简单描述就是:一个隔热的容器被分成两个相等的隔间，中间有一个被恶魔控制的小“门”。麦克斯韦妖体型迷你，没有什么特殊技能，但眼神好，反应快，能准确地探测和控制单个分子的运动，快速地把快速运动的分子从左箱扔进右箱，慢速运动的分子从右箱扔进左箱。所以这个小盒子不仅形成了左右两部分的温差，还实现了熵的自发减少。

虽然人们希望这个带领宇宙违反热力学第二定律的麦弗逊真的存在，但在纪律严明的物理帝国里，心地单纯的麦弗逊也吃了不少苦头。它困扰了科学家近150年，至今不知道他是死是活。20世纪50年代，信息熵的概念被提出。麦克斯韦妖要想实现热力学中的熵减，就必须获得分子运动的信息。不浪费能量是不可能获得信息的。因此，麦克斯韦妖不可能存在于一个孤立的系统中。这种小妖精可能只是人类想象中的救世主，但世界上并不存在。

然而，自从信息论涉足热力学之后，麦克斯韦妖的生存之战变得越来越精彩。有人通过“信息逃逸阀”使系统逐渐远离平衡态，发现了人造麦克斯韦妖，但这一理论并没有得到大众的认可。

比较公认的是科学经典《什么是生命》中薛定谔的观点:生命是一种熵减。换句话说，人是魔，魔也是人。

麦克斯韦妖是科学家眼中真正的救世主。如果真的存在，那么老人可以把头发变成黑发，宇宙可以从熵寂中重生。

莎士比亚的猴子

出生日期:1909年

业主:E. Borel

学校:概率

能力:无限可能

16世纪文艺复兴时期，莎士比亚在《哈姆雷特》中喊出“人是万物之灵，是宇宙的本质”，于是我们找到了生而为人的前所未有的价值和尊严，莎士比亚的“四大悲剧”被人们奉为圭臬。

但是在科学的殿堂里，数学用精确的计算粉碎了这种骄傲。莎士比亚笔下的猴子就像孙武空从石头缝里跳出来，颠覆了人类的三观。

1909年，E. Borel在一本关于概率的书中提出了无限猴子定理。定理认为，如果无数只猴子在无数台打字机上随机打字无限次，那么在某个时刻，它们必然会把莎士比亚的作品全部打出来。

严谨的数理逻辑证明，这一推论看似铁证如山，实则被人嘲笑为天方夜谭。2003年，英国动物园的科学家们“实验”了无限猴子定理。他们在灵长类动物公园里放了一台电脑和一个键盘。不幸的是，猴子们没有打出任何十四行诗，只有五页几乎是“S”的纸。

莎士比亚笔下的猴子像个跳梁小丑，被严厉地囚禁在地牢里。然而，这个身怀“无限可能”绝技的野兽，却一直冷冷地盯着愚蠢的人类。

诞生100年后，在谷歌的Al系统的机器学习代码中，莎士比亚的猴子终于出现了奇迹。虽然谷歌没有让一只猴子敲键盘来创作莎士比亚的作品，但被视为莎士比亚的猴子的Al已经可以写诗了。

这让骄傲的人类瑟瑟发抖，开始重新思考自己，重新审视这只可以创造无限可能的莎士比亚的猴子。

拥有智慧和情感是人类与生俱来的骄傲。在体内多巴胺的化学作用下，灵动的人物身上诞生出辉煌的诗句。我们一直以为这是只属于人类的文明结晶，但在概率论的逻辑里，这一切不过是猴子的随机行动。

6薛定谔的猫

出生日期:1935年

所有者:薛定谔

学校:量子力学

能力:超越生死

20世纪，实体帝国的恶灵无处不在。一只无害却难缠的野兽随着量子力学空降临人间。这只野兽诞生于历史上最浪漫的物理学家薛定谔之手，因此被命名为薛定谔的猫。

与其他神奇的野兽相比，薛定谔的猫的命运是最悲惨的。它享受不到金枪鱼味的猫罐头，也没有猫奴向它求爱。自始至终都活在实体帝国的刑场上，徘徊在生与死之间。这个刑场是一个密室。刑具是锤子和毒瓶。锤子由电子开关控制，电子开关由放射性原子控制。如果原子核衰变，就会释放出α粒子，触发电子开关，猫就会死。然而，原子核的衰变是一个随机事件。虽然人们可以准确地知道核衰变的概率，但却无法说出它会在什么时候衰变。因此，人们无法知道猫是什么时候死的。在密室被打开之前，猫不是活着就是死了。

没那么简单，因为这只伤心猫被赋予了量子世界的特殊功能——量子叠加。在这只猫身上，宏观世界的因果法则已经崩塌，只剩下一连串的概率波。所以，在被观察到之前，猫处于一种生死与共的状态，生死叠加。

薛定谔创造这个野兽只是为了方便人们在宏观上理解量子物理，但它很快成为了所有人的噩梦，各种解释和研究接踵而至。1957年，Flat用“多世界理论”找到了猫的家。在他看来，问题不在于盒子里的放射性原子是否衰变。当薛定谔的猫被观测到时，世界被分成了两个版本。在版本A中，猫活了下来，而在版本B中，猫死了。“多世界理论”很美好，但却遭到了量子力学头号门派哥本哈根学派的强烈打压。所以这只可怜的猫还在非人非地狱的灰色空中徘徊。

在生死边界上行走的猫从未见过，但科学家们一致确认，他们见过薛定谔的猫。你无法想象活着是什么样子，但它确实存在。随着微观世界的真正发现，另一个团队计划将薛定谔的猫带到宏观领域，挑战量子世界的边界。

量子理论已经取得了巨大的成就，但是到目前为止，猫仍然是物理帝国中的一朵乌云。也许，只有到了微观世界和宏观世界真正携手的那一天，薛定谔的猫才能在地球上好好生活，或者在天堂里安详地睡觉。

7洛伦茨的蝴蝶

出生日期:1963年

所有者:洛伦茨

门派:混沌

能力:回归混沌

20世纪初，相对论和量子力学打破了经典力学建立的秩序。相对论挑战牛顿的绝对时间观空，量子力学重构世界决定论。

然而最近，还有一种南美蝴蝶与牛顿有直接关系。不要小看这只任性的蝴蝶。它可以在亚马逊雨林轻轻扇动翅膀，两周后在美国德克萨斯州引发龙卷风。

1963年，美国气象学家洛伦茨首次揭开蝴蝶的魔鬼面孔后，宏观经典力学支持者的决定论全部土崩瓦解。

这只蝴蝶深刻揭示了混沌理论的真谛:系统高度依赖于初始条件，初值的微小差异将导致未来状态的巨大差异。就像中国古人说的，“一个微小的错误是一千英里。”

以洛伦兹的蝴蝶为代表的混沌理论的不确定性，也直接从根本上否定了决定论。与量子力学只揭示微观世界的不可预测性相比，混沌理论直接论证了在牛顿定律的常规尺度下，宏观系统本身一般是随机的。

以全知全能之名的拉普拉斯，此时无处可藏，最后只能仓皇出逃。

当然，让一切回归混沌只是蝴蝶表面的伪装，任性的灵兽也遵循着里面的秩序。它的体内有一个奇妙的洛伦兹吸引子，是一个具有无限结构的分形，是混沌和分形之间的桥梁，为混沌从无序走向有序提供了铁证。

洛伦茨的蝴蝶统一了有序和无序，连接了科学决定论和概率论这两个长期对立的体系之间的鸿沟，站在科学帝国的金字塔尖，俯瞰整个人类。

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神兽会变成宠物。

除了七大名兽之外，物理界也有不少鬼怪，但无论是哪种猛兽，最终都会被大神“赛先生”制服。

芝诺的乌龟回到了希腊神话中，在微积分完全使其魔法失效后，它和英雄阿喀琉斯握手言和。

拉普拉斯兽被混沌理论推翻，调皮的海森堡踢门，于是拉普拉斯兽逃回威斯敏斯特大教堂唤醒牛大人。

Plov的狗依然活跃在朋友圈。他忙忙碌碌地躲在每个人的身体里。从生物学的角度来说，我们分不清自己是人还是狗。

麦克斯韦巧妙地将信息论中信息的定义与热力学中的熵联系起来，在末日来临的时候为自己找到了新的藏身之处。

莎士比亚笔下的猴子借助AI的力量强势崛起，誓要在概率论的指导下，与智慧人类一较高下，打造“猩球帝国”。

薛定谔的猫还活着死了，在量子力学的黑箱里瑟瑟发抖。

虽然洛伦茨的蝴蝶反复无常，神秘莫测，但了解其轨迹的科学家开始对其进行“操作”，用极少量的肼实现了卫星与小行星的碰撞。

在科学的神圣殿堂里，只要人类的心灵和赛先生在一起，就不会有令人发指的野兽，只有被驯服的宠物。

肼

精，又名肼，是一种无色油状液体的有机化合物。它是一种很好的火箭燃料，可与适当的氧化剂结合形成可贮存的液体推进剂，具有最高的比冲。也可作为单元推进剂，广泛用于卫星、导弹的姿态控制。